Tổng quan luận án

Áo ngực là trang phục thiết yếu được phụ nữ sử dụng hàng ngày với các chức năng cơ bản gồm nâng đỡ, bảo vệ, định hình thẩm mỹ và hạn chế sự dịch chuyển của bầu ngực. Do đặc tính mặc bó sát, áo ngực tác động trực tiếp áp lực cơ học lên bề mặt cơ thể. Khi áp lực vượt quá ngưỡng chịu đựng sinh lý, người mặc có thể gặp phải các hiện tượng như đau nhức, tổn thương da, hạn chế lưu thông tuần hoàn máu, mệt mỏi và biến đổi hình thái cục bộ. Ngược lại, áp lực quá nhỏ sẽ làm giảm khả năng cố định và định hình ngực.

Tại Việt Nam, các sản phẩm áo ngực thương mại chủ yếu được sản xuất dựa trên hệ thống cỡ số của nước ngoài hoặc hệ thống cỡ số riêng theo kinh nghiệm của từng nhà sản xuất, chưa có bảng cỡ số chuẩn hóa dựa trên cơ sở nhân trắc học ngực của phụ nữ trong nước. Mặt khác, các nghiên cứu nhân trắc trước đây phần lớn sử dụng phương pháp đo tiếp xúc truyền thống với số lượng kích thước hạn chế (chủ yếu là vòng ngực, vòng chân ngực), chưa làm rõ mối quan hệ định lượng giữa các đặc trưng hình thái 3 chiều (3D) của ngực với sự phân bố áp lực và mức độ tiện nghi áp lực khi mặc. Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của đặc điểm nhân trắc ngực nữ sinh Bắc Việt Nam tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực" của nghiên cứu sinh Lưu Thị Hồng Nhung (chuyên ngành Công nghệ dệt, may, mã số: 9540204, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 2022) được thực hiện nhằm giải quyết khoảng trống này.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án gồm ba nội dung chính:

  1. Xác định các đặc trưng nhân trắc ngực bằng phương pháp đo 3D không tiếp xúc, trích chọn các kích thước đặc trưng và phân nhóm ngực nữ sinh Bắc Việt Nam làm tiền đề khoa học cho việc xác định ảnh hưởng của kích thước ngực tới áp lực và độ tiện nghi áp lực.
  2. Thiết kế, chế tạo hệ thống đo trực tiếp áp lực của áo ngực lên cơ thể người mặc và xác định độ tiện nghi áp lực của áo ngực.
  3. Xác định mức độ ảnh hưởng của các kích thước ngực đặc trưng tới áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ thông qua các mô hình hồi quy thực nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Đặc điểm nhân trắc phần ngực của nữ thanh niên (nữ sinh) khu vực Bắc Việt Nam; áp lực cơ học do áo ngực tác động lên cơ thể tại các vị trí tiếp xúc chính; độ tiện nghi áp lực chủ quan của người mặc.
  • Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu tập trung vào nhóm nữ sinh tại khu vực miền Bắc Việt Nam, độ tuổi từ 18 đến 25 tuổi. Thực nghiệm quét 3D được tiến hành trên mẫu đối tượng nghiên cứu nhân trắc, và thực nghiệm đo áp lực - đánh giá tiện nghi được thực hiện trên mẫu 75 nữ sinh đại diện ở các trạng thái vận động khác nhau.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu trong luận án điểm lại các hướng nghiên cứu chính trên thế giới và trong nước:

  1. Nghiên cứu hình thái và phân loại ngực nữ:

    • Martin phân loại ngực nữ thành 4 dạng hình thái cơ bản: ngực phẳng, ngực bán cầu, ngực nón và ngực giọt nước dựa trên tỷ lệ chiều dài và bán kính gốc bầu ngực.
    • Viện Khoa học Con người Wakoru (Nhật Bản) phân chia ngực thành 6 nhóm: ngực phẳng, ngực hình nón, ngực bán cầu, ngực nhô ra, giọt nước 1 và giọt nước 2.
    • Kweon và Sohn phân loại ngực phụ nữ tuổi 20 thành 5 dạng: ngực phẳng, ngực nón, ngực bán cầu, ngực nhô ra và ngực giọt nước. Cho và Sohn phân nhóm theo kích thước (lớn, trung bình, nhỏ).
    • Rong Zheng và cộng sự xây dựng hệ thống cỡ số cho phụ nữ Trung Quốc dựa trên 8 thông số: chỉ số khối cơ thể (BMI), thể tích ngực, cung ngực trong, cung ngực ngoài, chiều cao, hướng nhũ hoa, độ dốc ngực trên và hình dạng ngực dưới; xác định vòng chân ngực và tỷ lệ chiều sâu/chiều rộng ngực là các thông số chủ đạo.
    • Chang-Lixia và cộng sự khảo sát 270 phụ nữ trẻ (18–30 tuổi) ở Tây Trung Quốc bằng công cụ quét TecMath và phân thành 9 nhóm. Liang Suzhen và cộng sự đo 10 thông số trên 254 nữ sinh; Dilek và cộng sự khảo sát 19 thông số phục vụ phẫu thuật tái tạo ngực.
    • Tại Việt Nam: Trần Thị Minh Kiều và cộng sự khảo sát hình dạng bầu ngực nữ sinh Bắc Việt Nam lứa tuổi 18–25 và sự phù hợp ngoại quan của cup áo ngực; Phạm Thị Thắm và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của góc ngực tới thiết kế áo.

  2. Phương pháp đo kích thước ngực:

    • Phương pháp tiếp xúc: Sử dụng bộ dụng cụ Martin (thước đo độ rộng, thước đo độ cong, thước cặp, thước đo độ sâu) và thước dây (Zheng và cộng sự, Paulo R. Quieregatto và cộng sự, tiêu chuẩn TCVN 1267-72 và TCVN 1268-72). Nhược điểm là tốn thời gian khi đo mẫu lớn, gây cảm giác e ngại cho đối tượng và khó đo thể tích, bề mặt cong phức tạp.
    • Phương pháp không tiếp xúc: Quét 3D laser và ánh sáng cấu trúc (Artec, GOM, VITUS, LMI, HDI Blitz); xác định ranh giới tự nhiên của ngực (Lee và cộng sự với phần mềm RapidForm); tính toán thể tích ngực từ đám mây điểm 3D (Xiaona Chen, Jianping Wang và cộng sự; Kovacsa và cộng sự so sánh quét 3D với đúc khuôn nhựa và chụp cộng hưởng từ MRI). Loughry và cộng sự đo thể tích ngực bằng phương pháp dâng cột nước trên 248 phụ nữ nhưng độ chính xác hạn chế. Nguyễn Kim Cúc, Nguyễn Thị Nhung nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng môi trường và màu sắc đến độ chính xác của hệ thống quét 3D.

  3. Phương pháp đo áp lực và tiện nghi áp lực áo ngực:

    • Đo trực tiếp: Cảm biến bán dẫn dạng tấm phẳng mỏng (Shimizu và cộng sự); cảm biến điện trở Flexiforce (Lim và cộng sự, Open Ergonomics Ltd.) có hạn chế khi đặt ở bề mặt cong lớn hoặc mô mềm; cảm biến áp lực thủy tĩnh; cảm biến áp khí (hệ thống AMI-3037, Novel Pliance X, MPX10DP).
    • Đo gián tiếp: Tính toán lý thuyết từ độ giãn vải và độ cong bề mặt dựa trên phương trình Laplace biến đổi (Yoshimura và cộng sự, Ito và cộng sự); phương pháp vòm áp khí qua màng cao su (Kawabata và cộng sự); mô hình phần tử hữu hạn và cơ sinh học (Jie Zhou và cộng sự, Zhang, Nguyễn Quốc Toản và cộng sự, Phan Duy Nam).
    • Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng: Abbey Peterson và cộng sự khảo sát kiểu áo H, V, HV với 2 cỡ 32D, 34C; Chi Liu và cộng sự; Bowles và Steele; Boo-hyun Sohn và cộng sự; Cheuk-wing Lee và cộng sự; Li-Zhou Wang và cộng sự; Gan YingJin và cộng sự; Phan Thanh Thảo và cộng sự khảo sát áp lực đai áo trên 6 nữ sinh ở 5 tư thế vận động.
    • Đánh giá độ tiện nghi áp lực: Sử dụng thang đo tâm lý học (danh nghĩa, thứ tự, khoảng, tỷ lệ) và thang Likert 5 mức độ trong thử nghiệm mặc (Guo Mengna và cộng sự, Gan YingJin và cộng sự).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết: Các công trình trước đây tại Việt Nam chưa có thiết bị đo áp lực chuyên dụng nhiều đầu đo đồng thời để đánh giá trên bề mặt mô mềm của ngực; chưa xây dựng được cơ sở dữ liệu nhân trắc 3D chi tiết về ngực nữ sinh Bắc Việt Nam; chưa áp dụng các thuật toán học máy hiện đại để trích chọn kích thước đặc trưng và phân nhóm ngực; chưa thiết lập được mô hình toán học định lượng thể hiện mối quan hệ giữa kích thước ngực, áp lực tại các vị trí áo ngực và độ tiện nghi áp lực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án kết hợp cơ sở lý thuyết nhân trắc học cơ thể người, lý thuyết đo lường quang học 3D, lý thuyết cơ học tiếp xúc trang phục và tâm sinh lý học tiện nghi áp lực.

Phương pháp nghiên cứu nhân trắc ngực 3D

  • Thiết bị đo quét 3D: Sử dụng hệ thống quét 3D MB2019 dựa trên nguyên lý ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha (Line shifting), sử dụng 2 camera công nghiệp. Phạm vi vùng quét đạt $500 \times 500 \times 600\text{ mm}$. Hệ thống được hiệu chuẩn không gian bằng tấm mẫu bàn cờ ở 3 góc nghiêng khác nhau.
  • Điều kiện đo: Quy trình quét ngực trần theo tư thế chuẩn dựa trên tiêu chuẩn ISO 20685. Luận án khảo sát ảnh hưởng của màu da (3 nhóm: sạm/nâu, trung bình, trắng sáng) và cường độ chiếu sáng của máy ảnh để tối ưu hóa mật độ đám mây điểm ảnh. Các điểm mốc nhân trắc được xác định bằng phương pháp đánh dấu tiếp xúc trực tiếp trước khi quét.
  • Hệ thống thông số thu thập: Gồm 3 thông số cơ thể ($h$: chiều cao, $w$: cân nặng, $bmi$: chỉ số khối cơ thể) và 18 kích thước ngực chi tiết:
Ký hiệu Tên thông số kích thước Ký hiệu Tên thông số kích thước
$vtn$ Vòng trên ngực $vct$ / $xut$ Khoảng cách xương ức - đầu ngực trái
$vn$ Vòng ngực $snt$ Sa ngực trên
$vcn$ Vòng chân ngực $sndp$ Sa ngực dưới phải
$cnnp$ Cung ngực ngoài phải $sndt$ Sa ngực dưới trái
$cnnt$ Cung ngực ngoài trái $cn$ Khoảng cách giữa hai đầu ngực
$cntp$ Cung ngực trong phải $cl$ Độ chênh lệch ($vn - vcn$)
$cntt$ Cung ngực trong trái $ccnp$ Cung cong chân ngực phải
$xup$ Khoảng cách xương ức - đầu ngực phải $ccnt$ Cung cong chân ngực trái
$ttp$ Thể tích bầu ngực phải $ttt$ Thể tích bầu ngực trái

Phương pháp trích chọn đặc trưng và phân nhóm

  • Trích chọn đặc trưng kích thước: Sử dụng phân tích thành phần chính (PCA), giải thuật Rừng ngẫu nhiên (Random Forest - RF với chỉ số MDA, MDG và loại trừ đặc trưng đệ quy RFE) và mạng định lượng véc-tơ học tập (Learning Vector Quantization - LVQ) trên môi trường ngôn ngữ R.
  • Phân nhóm ngực: Sử dụng thuật toán K-means clustering. Số cụm tối ưu ($K$) được xác định và kiểm chứng thông qua phương pháp Elbow (Within-cluster Sum of Square - WSS), thống kê Gap (Gap Statistic), biểu đồ phân nhánh Dendrogram và hệ số độ rộng Silhouette (Silhouette Width).

Phương pháp thiết kế hệ thống đo áp lực PB228 và thực nghiệm

  • Hệ thống đo PB228: Chế tạo phần cứng tích hợp 8 cảm biến áp khí MPX10DP kết nối với các túi đệm khí nhỏ đặt tại các vị trí tiếp xúc giữa áo ngực và cơ thể. Phạm vi đo của hệ thống từ $0 \div 7\text{ kPa}$, độ phân giải và độ chính xác đạt $0{,}1\text{ kPa}$. Thiết bị được kiểm chuẩn độ chính xác và độ lặp lại bằng thiết bị hiệu chuẩn tiêu chuẩn GE Druck DPI 610.
  • Quy trình đo áp lực thực tế: Đo đồng thời tại 8 kênh cảm biến trên mẫu 75 nữ sinh ở 3 trạng thái:
    1. Trạng thái tĩnh: Đứng yên thả lỏng.
    2. Trạng thái tĩnh kết hợp động: Đứng giơ hai tay ra phía trước, đứng giơ hai tay lên cao, ngồi thẳng trên ghế, cúi người buộc dây giày.
    3. Trạng thái động: Chạy bộ tại chỗ theo nhịp chuẩn.
  • Vị trí đo áp lực: Dây đeo vai (STS), đai ngang lưng/sườn áo ngực và 6 vị trí dọc theo cung gọng đỡ ngực (P1 đến P6).

Phương pháp đánh giá tiện nghi áp lực và phân tích hồi quy

  • Đánh giá độ tiện nghi áp lực chủ quan bằng thang đo Likert 5 mức độ (từ 1: Hoàn toàn không tiện nghi đến 5: Hoàn toàn tiện nghi) tại các mốc thời gian mặc thử nghiệm khác nhau.
  • Xây dựng mô hình tương quan tuyến tính đơn biến và đa biến giữa các kích thước ngực đặc trưng, giá trị áp lực đo được ($P$, $P_{tb}$, $P_{max}$, $P_{min}$) và điểm tiện nghi áp lực bằng kỹ thuật lấy trung bình mô hình Bayes (Bayesian Model Averaging - BMA) với các tiêu chí lựa chọn mô hình tối ưu gồm hệ số xác định ($R^2$), tiêu chí thông tin Akaike (AIC), tiêu chí thông tin Bayes (BIC) và sai số bình phương trung bình dư (RMS).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đặc điểm nhân trắc ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực của áo ngực nữ

Chương 1 hệ thống hóa các cơ sở lý luận về giải phẫu học tuyến ngực nữ (gồm thùy tuyến ngực, ống dẫn sữa, mô mỡ dưới da và nếp lằn ngực dưới), các nghiên cứu phân loại hình thái ngực trên thế giới và cấu tạo 9 bộ phận cơ bản của áo ngực (dây quai trước/sau, đai trung tâm, cup ngực, nẹp nhựa, gọng kim loại, chốt điều chỉnh, móc cài). Chương này phân tích chi tiết ưu nhược điểm của các phương pháp đo nhân trắc ngực (tiếp xúc bằng bộ dụng cụ Martin, không tiếp xúc bằng hệ thống quét 3D laser và ánh sáng cấu trúc). Đồng thời, tác giả tổng hợp các nguyên lý đo áp lực trang phục trực tiếp (cảm biến điện trở bán dẫn, cảm biến Flexiforce, cảm biến áp khí MPX, cảm biến thủy tĩnh) và gián tiếp (phương trình Laplace, phương pháp vòm Kawabata, mô hình phần tử hữu hạn). Chương 1 làm rõ các nhân tố chính chi phối áp lực và độ tiện nghi áp lực gồm: cấu trúc - vật liệu - kích cỡ áo ngực, tư thế và hoạt động của người mặc, đặc điểm nhân trắc ngực của từng cá nhân; từ đó chỉ ra sự cần thiết phải nghiên cứu trên đối tượng phụ nữ Việt Nam.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày quy trình thực nghiệm và các giải pháp công nghệ được phát triển trong luận án:

  • Thiết lập hệ thống quét 3D MB2019 sử dụng ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha. Luận án khảo sát thực nghiệm các mức chiếu sáng (từ mức 4 đến mức 20) tương ứng với 3 cấp độ màu da người để thu được số lượng điểm ảnh và lưới bề mặt tối ưu. Quy trình xác định 18 kích thước ngực và 3 thông số cơ thể được chuẩn hóa qua các điểm mốc tham chiếu giải phẫu.
Thông số hệ thống đo Giá trị thiết kế / Đặc tính kỹ thuật
Nguyên lý quét 3D Ánh sáng cấu trúc mã Gray code and Line shifting
Cấu hình quang học 2 Camera kỹ thuật số + Máy chiếu ánh sáng cấu trúc
Vùng quét làm việc $500 \times 500 \times 600\text{ mm}$
Cảm biến áp lực Cảm biến áp khí MPX10DP (8 kênh đo đồng thời)
Phạm vi đo áp lực $0 \div 7\text{ kPa}$
Độ chính xác thiết bị đo áp lực $\pm 0{,}1\text{ kPa}$ (kiểm chuẩn bằng GE Druck DPI 610)
Thang đo độ tiện nghi Likert 5 mức độ (1: Hoàn toàn không tiện nghi $\rightarrow$ 5: Hoàn toàn tiện nghi)
  • Xây dựng quy trình xử lý dữ liệu nhân trắc bằng các giải thuật PCA, RF, LVQ và phân cụm K-means trên phần mềm R.
  • Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh thiết bị đo áp lực 8 kênh PB228 dùng cảm biến áp khí MPX10DP, giao tiếp máy tính qua phần mềm chuyên dụng hiển thị đồ thị áp lực thời gian thực.
  • Thiết lập quy trình thử nghiệm mặc trên 75 nữ sinh ở 3 trạng thái (tĩnh, tĩnh kết hợp động, động), đo áp lực tại gọng, dây vai, đai áo và thu thập đánh giá tiện nghi áp lực bằng phiếu hỏi chuẩn hóa.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày toàn bộ các phát hiện thực nghiệm và phân tích thống kê chuyên sâu:

  1. Kết quả nhân trắc và phân nhóm ngực nữ sinh Bắc Việt Nam:
    • So sánh kích thước đo giữa phương pháp tiếp xúc và đo 3D trên ma-nơ-canh và cơ thể người cho thấy sự sai khác không có ý nghĩa thống kê ở khoảng tin cậy 95% ($p > 0{,}05$), khẳng định độ tin cậy của hệ thống quét 3D MB2019.
    • Trích chọn đặc trưng kích thước qua PCA, RF và LVQ đã xác định được các kích thước có mức độ đóng góp quan trọng nhất đối với hình thái ngực gồm: vòng ngực ($vn$), vòng chân ngực ($vcn$), vòng trên ngực ($vtn$), độ chênh lệch ($cl$), khoảng cách hai đầu ngực ($cn$), cung ngực ngoài ($cnnp, cnnt$), cung ngực trong ($cntp, cntt$) và thể tích bầu ngực ($ttp, ttt$).
    • Ứng dụng K-means clustering phân chia tập dữ liệu ngực nữ sinh thành 3 nhóm rõ rệt ($K = 3$):
      • Nhóm 1 ($N_1 = 169$): Nhóm ngực nhỏ (tương ứng hình dạng ngực phẳng).
      • Nhóm 2 ($N_2 = 141$): Nhóm ngực trung bình (tương ứng hình dạng ngực hình nón).
      • Nhóm 3 ($N_3 = 150$): Nhóm ngực lớn (tương ứng hình dạng ngực tròn/bán cầu).
Đặc trưng thống kê kích thước Nhóm 1 ($N_1 = 169$) Nhóm 2 ($N_2 = 141$) Nhóm 3 ($N_3 = 150$)
Vòng ngực trung bình ($vn$, cm) Nhỏ nhất ($75{,}2 \pm 2{,}4$) Trung bình ($79{,}8 \pm 2{,}6$) Lớn nhất ($85{,}6 \pm 3{,}1$)
Vòng chân ngực trung bình ($vcn$, cm) $67{,}1 \pm 2{,}1$ $69{,}4 \pm 2{,}3$ $73{,}2 \pm 2{,}8$
Độ chênh lệch ($cl = vn - vcn$, cm) $8{,}1 \pm 1{,}2$ $10{,}4 \pm 1{,}5$ $12{,}4 \pm 1{,}8$
Thể tích bầu ngực ($ttp$, $ttt$, $\text{cm}^3$) $< 220$ $220 \div 350$ $> 350$
Dạng hình thái tương ứng Ngực phẳng Ngực hình nón Ngực tròn / bán cầu

  1. Kết quả đo áp lực của áo ngực:

    • Kiểm thử thiết bị PB228 đối chứng với máy chuẩn GE Druck DPI 610 cho thấy độ tương thích tuyến tính cao ($R^2 > 0{,}99$), sai số nằm trong giới hạn $0{,}1\text{ kPa}$.
    • Áp lực áo ngực thay đổi rõ rệt theo trạng thái vận động: Áp lực ở trạng thái tĩnh là nhỏ nhất ($0{,}8 \div 2{,}5\text{ kPa}$ tùy vị trí); tăng lên ở trạng thái tĩnh kết hợp động (đặc biệt khi giơ tay cao hoặc cúi gập người, áp lực tại đai áo và gọng dưới tăng từ 30% đến 65%); đạt giá trị cực đại và dao động mạnh theo chu kỳ khi chạy tại chỗ ($P_{max}$ có thể vượt $4{,}5 \div 5{,}8\text{ kPa}$).
    • Phân bố áp lực trên áo ngực không đồng đều: Giá trị áp lực lớn nhất tập trung tại vị trí chân gọng đỡ ngực (vị trí P1, P2, P3 phía nách và chân ngực dưới) và điểm tì đè của dây vai trên mỏm cùng vai; áp lực tại đai lưng có xu hướng ổn định hơn.

  2. Mối quan hệ giữa kích thước ngực, áp lực và độ tiện nghi áp lực:

    • Phân tích tương quan chỉ ra các kích thước vòng ngực ($vn$), vòng chân ngực ($vcn$) và độ chênh lệch ($cl$) có tương quan thuận rõ rệt với áp lực tại các điểm trên gọng và dây vai ($r = 0{,}42 \div 0{,}68$, $p < 0{,}01$). Nhóm đối tượng có kích thước ngực lớn chịu áp lực tì đè cao hơn khi mặc cùng cỡ áo chuẩn.
    • Điểm đánh giá độ tiện nghi áp lực có tương quan nghịch với áp lực đo được tại các vị trí tiếp xúc ($r = -0{,}51 \div -0{,}72$). Khi áp lực vượt quá ngưỡng $3{,}2\text{ kPa}$ ở trạng thái tĩnh hoặc $5{,}0\text{ kPa}$ ở trạng thái động, điểm tiện nghi giảm sút rõ rệt.
    • Luận án thiết lập các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến tối ưu bằng kỹ thuật BMA mô tả mối quan hệ giữa độ tiện nghi áp lực ($Y_{TN}$) với các kích thước nhân trắc ngực đặc trưng và áp lực tại các vị trí đo cục bộ, đạt hệ số giải thích cao và sai số RMS thấp.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

  1. Hoàn thiện phương pháp luận nhân trắc ngực 3D: Luận án đã thiết lập thành công phương pháp đo không tiếp xúc 18 kích thước phần ngực và 3 thông số cơ thể nữ sinh Bắc Việt Nam bằng công nghệ ánh sáng cấu trúc mã Gray code kết hợp dịch pha. Phương pháp này giải quyết được vấn đề thu nhận dữ liệu hình học phức tạp, mềm và dễ biến dạng của mô ngực mà phương pháp tiếp xúc truyền thống không thực hiện được.
  2. Ứng dụng các thuật toán máy học trong phân tích nhân trắc may mặc: Đã áp dụng đồng bộ các giải thuật PCA, Random Forest (RFE, MDA, MDG) và LVQ để trích chọn tập kích thước ngực đặc trưng mang tính đại diện cao nhất; ứng dụng K-means clustering xác định khoa học 3 nhóm hình thái ngực nữ sinh Bắc Việt Nam (ngực nhỏ - phẳng, ngực trung bình - hình nón, ngực lớn - ngực tròn).
  3. Mô hình hóa định lượng tương quan đa biến: Xây dựng thành công các phương trình hồi quy tuyến tính đa biến thông qua kỹ thuật lấy trung bình mô hình Bayes (BMA), làm sáng tỏ bản chất tác động qua lại giữa đặc trưng kích thước ngực, mức độ phân bố áp lực cơ học tại từng vị trí của áo ngực và cảm nhận tiện nghi áp lực của người mặc.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và công nghệ

  1. Chế tạo thành công thiết bị đo áp lực PB228: Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh hệ thống đo áp lực áo ngực 8 kênh sử dụng cảm biến áp khí MPX10DP, có khả năng thu thập dữ liệu thời gian thực đồng thời tại 8 vị trí với phạm vi $0 \div 7\text{ kPa}$, độ chính xác $0{,}1\text{ kPa}$ ở cả ba trạng thái tĩnh, tĩnh kết hợp động và động. Thiết bị có kết cấu nhỏ gọn, chi phí hợp lý và đáp ứng đầy đủ yêu cầu nghiên cứu thực nghiệm trang phục bó sát.
  2. Cung cấp cơ sở dữ liệu cho ngành công nghiệp may lót: Kết quả phân nhóm ngực và bộ thông số nhân trắc đặc trưng là nguồn dữ liệu thực nghiệm phục vụ việc xây dựng bảng cỡ số áo ngực chuẩn cho nữ thanh niên Việt Nam.
  3. Cơ sở khoa học cho thiết kế sản phẩm: Các mô hình tương quan áp lực - tiện nghi giúp các doanh nghiệp dệt may tối ưu hóa kết cấu gọng, lựa chọn độ co giãn của dây vai, đai áo và vật liệu mút cup ngực nhằm đảm bảo áp lực phân bố đồng đều, nâng cao độ tiện nghi sinh lý cho người sử dụng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Mẫu khảo sát thực nghiệm nhân trắc và áp lực tập trung chủ yếu vào đối tượng nữ sinh (nữ thanh niên trong độ tuổi 18–25) tại khu vực miền Bắc Việt Nam, chưa bao quát các nhóm lứa tuổi khác (phụ nữ trung niên, phụ nữ sau sinh) và các vùng địa lý khác trên cả nước.
  • Loại áo ngực sử dụng trong các thử nghiệm áp lực chuyên sâu mới tập trung vào mẫu áo ngực cơ bản có gọng kim loại, chưa mở rộng trên nhiều dòng sản phẩm khác như áo ngực thể thao (sports bra), áo ngực không gọng (bralette) hoặc áo ngực định hình chuyên dụng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Mở rộng quy mô khảo sát nhân trắc 3D trên các nhóm tuổi phụ nữ khác nhau và tại các vùng miền Trung, Nam Việt Nam để hoàn thiện ngân hàng dữ liệu nhân trắc ngực phụ nữ toàn quốc.
  • Ứng dụng hệ thống thiết bị PB228 để nghiên cứu áp lực trên các chủng loại áo ngực có kết cấu vật liệu co giãn đặc biệt, áo ngực thể thao và các loại trang phục bó sát chức năng khác (quần áo bơi, trang phục y tế nén ép).
  • Tích hợp các thuật toán học sâu và xử lý ảnh 3D tự động nhận dạng mốc đo nhân trắc ngực không cần dán điểm mốc tiếp xúc; phát triển phần mềm tự động hóa thiết kế mẫu rập cup ngực 3D tương thích với từng dạng hình thể ngực.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên môn cho các đối tượng và lĩnh vực sau:

  • Nhà nghiên cứu và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ dệt, may, Nhân trắc học và Thiết kế thời trang: Tham khảo phương pháp luận kết hợp giữa công nghệ đo quét quang học 3D, kỹ thuật chế tạo thiết bị đo áp lực và các giải thuật học máy (PCA, Random Forest, LVQ, K-means, BMA) trong xử lý dữ liệu kích thước cơ thể và tiện nghi trang phục.
  • Kỹ sư phát triển sản phẩm và nhà thiết kế rập tại các doanh nghiệp may mặc: Sử dụng trực tiếp bảng số liệu nhân trắc 18 kích thước ngực và kết quả phân 3 nhóm ngực để thiết kế hệ thống cỡ số, kết cấu cup ngực và khung gọng áo ngực vừa vặn cho phụ nữ Việt Nam.
  • Các viện nghiên cứu, trường đại học kỹ thuật: Tham khảo giải pháp thiết kế, chế tạo hệ thống đo áp lực cảm biến khí PB228 để phục vụ đào tạo thực hành và nghiên cứu các đề tài liên quan đến áp lực trang phục, công thái học (Ergonomics) và trang phục thông minh.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống đo áp lực PB228 do tác giả chế tạo có những đặc tính kỹ thuật gì nổi bật?

Thiết bị PB228 sử dụng 8 cảm biến áp khí MPX10DP kết nối với các đệm khí nhỏ, cho phép đo đồng thời 8 vị trí tiếp xúc trên cơ thể. Thiết bị làm việc trong dải đo $0 \div 7\text{ kPa}$, độ phân giải và độ chính xác đạt $0{,}1\text{ kPa}$. Thiết bị đã được kiểm chuẩn đối chứng với máy chuẩn áp suất GE Druck DPI 610, có khả năng đo ổn định ở cả 3 trạng thái: tĩnh (đứng yên), tĩnh kết hợp động (giơ tay, cúi người, ngồi) và động (chạy bộ tại chỗ).

2. Luận án đã xác định bao nhiêu kích thước ngực và phân nhóm ngực nữ sinh Bắc Việt Nam như thế nào?

Luận án đã đo quét 3D và xác định 21 thông số (gồm 3 thông số cơ thể $h, w, bmi$ và 18 kích thước ngực chi tiết: $vtn, vn, vcn, cnnp, cnnt, cntp, cntt, xup, xut, snt, sndp, sndt, cn, cl, ccnp, ccnt, ttp, ttt$). Thông qua thuật toán K-means clustering, ngực nữ sinh Bắc Việt Nam được phân thành 3 nhóm:

  • Nhóm 1 ($N_1 = 169$ đối tượng): Ngực nhỏ, tương ứng dạng ngực phẳng ($vn$ trung bình $75{,}2\text{ cm}$, thể tích $< 220\text{ cm}^3$).
  • Nhóm 2 ($N_2 = 141$ đối tượng): Ngực trung bình, tương ứng dạng ngực hình nón ($vn$ trung bình $79{,}8\text{ cm}$, thể tích $220 \div 350\text{ cm}^3$).
  • Nhóm 3 ($N_3 = 150$ đối tượng): Ngực lớn, tương ứng dạng ngực tròn/bán cầu ($vn$ trung bình $85{,}6\text{ cm}$, thể tích $> 350\text{ cm}^3$).

3. Những giải thuật máy học nào được sử dụng để trích chọn đặc trưng kích thước ngực trong luận án?

Tác giả đã sử dụng đồng thời 3 giải thuật: Phân tích thành phần chính (PCA), Rừng ngẫu nhiên (Random Forest - sử dụng kỹ thuật loại trừ đặc trưng đệ quy RFE, đánh giá qua chỉ số MDA và MDG) và Mạng định lượng véc-tơ học tập (LVQ). Kết quả đã trích chọn được các thông số mang tính đại diện cao nhất gồm: vòng ngực ($vn$), vòng chân ngực ($vcn$), vòng trên ngực ($vtn$), độ chênh lệch ($cl$), khoảng cách 2 đầu ngực ($cn$), các cung ngực trong/ngoài và thể tích bầu ngực.

4. Áp lực của áo ngực phân bố tập trung cao nhất ở những vị trí nào và thay đổi ra sao khi vận động?

Kết quả thực nghiệm trên 75 nữ sinh cho thấy áp lực cơ học tập trung cao nhất tại các điểm tì đè của dây đeo vai (STS) và các vị trí dọc theo gọng kim loại dưới bầu ngực (vị trí P1, P2, P3 phía nách và chân ngực dưới). Khi chuyển từ trạng thái đứng yên sang trạng thái vận động tĩnh kết hợp động (giơ tay cao, cúi gập người) hoặc động (chạy bộ tại chỗ), áp lực tại các vị trí này tăng mạnh từ 30% đến trên 65%, giá trị đỉnh $P_{max}$ dao động trong khoảng $4{,}5 \div 5{,}8\text{ kPa}$.

5. Kỹ thuật nào được áp dụng để xây dựng mô hình tương quan giữa kích thước ngực, áp lực và độ tiện nghi?

Luận án sử dụng kỹ thuật lấy trung bình mô hình Bayes (Bayesian Model Averaging - BMA) trên môi trường lập trình R. Kỹ thuật này đánh giá không gian các mô hình đa biến tuyến tính tiềm năng và lựa chọn phương trình hồi quy tối ưu dựa trên các tiêu chí thống kê khắt khe như hệ số xác định ($R^2$), tiêu chí thông tin AIC, BIC và sai số bình phương trung bình dư RMS nhỏ nhất.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Thị Hồng Nhung đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu xác định đặc điểm nhân trắc ngực nữ sinh Bắc Việt Nam bằng công nghệ quét 3D không tiếp xúc và làm sáng tỏ ảnh hưởng của các kích thước ngực tới áp lực cũng như độ tiện nghi áp lực của áo ngực. Công trình đã có những đóng góp giá trị thông qua việc chế tạo thành công thiết bị đo áp lực 8 kênh cảm biến khí PB228 và ứng dụng các giải thuật học máy (PCA, Random Forest, LVQ, K-means, BMA) trong phân tích dữ liệu nhân trắc học dệt may. Các kết quả phân loại 3 nhóm ngực và mô hình hồi quy đa biến thiết lập được là cơ sở khoa học và thực tiễn phục vụ thiết kế cỡ số, tối ưu hóa kết cấu và nâng cao chất lượng tiện nghi cho các sản phẩm áo ngực tại Việt Nam.